Análisis de piensos y forraje con espectroscopía NIR
Reciclaje de plásticos multicapa y compuestos
Analizador NIR para chocolate: Viscosidad y tamaño de partícula.
Aplicaciones de espectroscopía NIR en la producción de chocolate
En el presente artículo abordaremos el análisis en tiempo real mediante el empleo de espectroscopía NIR para la determinación de la viscosidad y el tamaño de partícula en la industria del chocolate, dos parámetros claves del producto para garantizar la máxima calidad y esa sensación de suavidad y sabor únicas que hacen del chocolate un alimento tan popular entre los consumidores.
La espectroscopía NIR (Near Infrared Spectroscopy), es una técnica de análisis para la determinación de la composición química y ciertas propiedades físicas de diversos materiales y productos en base al análisis de la interacción de la radiación óptica (luz) con las estructuras moleculares y atómicas de dichos materiales. Por ello, el NIR es una técnica muy extendida para el control físico químico en la industria, tanto en analizadores de laboratorio como de procesos en tiempo real.
En la producción de chocolate, el tamaño de partícula y la composición de los ingredientes juegan un rol fundamental en la configuración de su comportamiento reológico y su percepción sensorial. Las propiedades de flujo del chocolate son importantes porque el control de calidad del producto es una necesidad. Si la viscosidad es demasiado baja, el peso del chocolate sobre el caramelo recubierto también será demasiado bajo. Cuando es demasiado alto, se pueden formar burbujas dentro de la tableta de chocolate. Además, el sabor del chocolate en la boca se ve afectado por la viscosidad; por lo tanto, la lengua del consumidor puede percibir propiedades de flujo incorrectas. Además, el sabor percibido depende del orden y la velocidad de contacto, que están relacionados con la viscosidad y la velocidad de fusión.
¿Por qué la viscosidad tiene que ser la correcta?
- Garantiza la textura, sabor y calidad del chocolate.
- Aporta una velocidad de flujo uniforme (homogeneidad), muy importante si hay recubrimientos de nueces, almendras, cookies u otros en las tabletas de chocolate.
- Disminuye los defectos típicos y errores de procesamiento (quiebres, grietas y otros).
- Mitiga la variabilidad inherente en la línea, disminuyendo así costes de materia prima e ingredientes modificadores de la viscosidad.
Ahora bien, hasta el momento, la mayor parte de la industria realiza un control tradicional, bien sea con mediciones y ajustes de la temperatura -que no abordaremos en este artículo-, toma muestras y análisis de laboratorio, un viscosímetro u otros sensores monoparamétricos.
A diferencia de los anteriores, los analizadores de proceso Visum® de IRIS Technology son multiparamétricos y aportan el valor añadido de monitorizar todo el flujo de producto y reportar directamente a los sistemas de control o PLC del área para generar las correcciones necesarias en el proceso, de esa manera, aseguran la mayor homogeneidad posible del producto, en todo momento.
Análisis NIR en el proceso de fabricación de chocolate
El proceso de producción del chocolate consta de cuatro etapas principales: mezclado, refinado, conchado y atemperado.
El proceso de conchado (seco, plástico y líquido) es uno de los más críticos e importantes en la elaboración del chocolate, donde la mezcla se convierte en un líquido fluido y donde se eliminan los sabores ácidos y se refina la pasta de cacao hasta alcanzar la textura y el sabor deseados. Esta transición estructural se logra mediante el empleo de energía térmica, mecánica y la incorporación de distintos ingredientes que rompen, desintegran y dispersan los grandes aglomerados hasta obtener el chocolate fundido.
En este proceso se empleó un analizador multiparamétrico Visum NIR In-Line™ para la determinación en línea de la viscosidad en el rango 2000-16000 cps y donde se obtuvo un R2 >0,96. Además, se correlacionaron sus resultados con las mediciones en línea de humedad ya que un aumento en el contenido de humedad del chocolate conlleva un aumento de su viscosidad y un exceso de humedad podría suponer la formación de aglomerados de azúcar afectando así a la textura final del chocolate. El NIR es un método especialmente sensible a la determinación de humedad.
Imagen 1: Analizador Visum NIR In-Line™ en línea – Conchado.
Tabla 1: Tamaño de partícula y viscosidad con NIR.
Si bien esta aplicación se desarrolló en chocolate con leche, se podría esperar que no se encuentren grandes diferencias en cuanto a los cambios de composición.
Una limitación del analizador del proceso Visum NIR In-Line™ es que no brinda la distribución del tamaño de partícula sino el valor medio resultante del análisis en continuo cada pocos segundos. En el caso del chocolate con leche, se monitorizó un rango de 0 a 160 µm y se obtuvo con coeficiente de correlación de 0,92.
Una vez que el chocolate está correctamente cocido, debe ser atemperado y esta etapa consiste en la cristalización de una pequeña proporción de la grasa, lo que facilita su solidificación de manera correcta después del moldeado. El atemperado consta de varias etapas: primero se produce una fusión completa del chocolate (normalmente a 50⁰C), para seguidamente enfriarlo hasta el punto de cristalización (32-34⁰C), a continuación se sigue reduciendo la temperatura hasta que se produce la cristalización (25-27⁰C) y finalmente, se somete al chocolate a un aumento de temperatura para destruir cualquiera de los cristales inestables (29-32⁰C). Si bien no se efectuó un análisis detallado por falta de muestras en las distintas etapas del atemperado y la dificultad de su obtención para la calibración del modelo predictivo, la imagen a continuación valida la espectroscopía de infrarrojo en línea como un método fiable para la determinación del nivel de atemperado.
Gráfico 1: Clasificación “Tempered” “Untempered” mediante espectroscopía de infrarrojo – Análisis exploratorio.
Dichas pruebas abren una ventana de desarrollo para profundizar en un modelo clasificatorio y/o cuantitativo capaz de determinar, mediante herramientas de machine learning dedicadas, el nivel de atemperado del chocolate en tiempo real sin tener que recurrir a un método offline como los medidores de temperatura (tempermeter) que se emplean habitualmente en la industria.
Esperamos que este artículo sobre nuevas aplicaciones de espectroscopía de infrarrojo en la industria del chocolate les haya sido de utilidad. Para ampliar información, lo invitamos a ponerse en contacto con nosotros a nuestro correo electrónico info@iris-eng.com.
